CN107290401A - 一种电解质失衡评判装置及其制备方法 - Google Patents

一种电解质失衡评判装置及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107290401A
CN107290401A CN201610202501.7A CN201610202501A CN107290401A CN 107290401 A CN107290401 A CN 107290401A CN 201610202501 A CN201610202501 A CN 201610202501A CN 107290401 A CN107290401 A CN 107290401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sweat
layer
sensing electrode
electrolyte imbalance
sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610202501.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张珽
蔡培杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Original Assignee
Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS filed Critical Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority to CN201610202501.7A priority Critical patent/CN107290401A/zh
Publication of CN107290401A publication Critical patent/CN107290401A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电解质失衡评判装置，包括从下至上层叠设置的汗液收集层、汗液传输层和监测部件；所述汗液收集层贴于人体皮肤设置；所述汗液收集层和所述汗液传输层上分别设有相连通的汗液通道，所述人体皮肤上的汗液通过所述汗液通道传输至所述监测部件上；所述监测部件上对应于所述汗液通道设置有传感电极以及与所述传感电极电连接的控制电路，所述控制电路用于驱动所述传感电极检测所述汗液中的离子浓度变化信息并将所述信息转换成显示信号。通过本发明对钠、钾离子浓度的监测来判断人体电解质流失的程度，进而实时地判断人体是否到达电解质失衡的极限，真正地实现对电解质流失的提前预警，防止相关意外的发生。

Description

一种电解质失衡评判装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及离子快速检测技术领域，尤其涉及一种柔性可穿戴的钠、钾离子快速响应传感装置。
背景技术
长期的研究表明，汗液，作为人体的“空调”，不仅对人体体温的调节功不可没；而且还是一种排毒方式，有助于人体肝肾功能的保护。汗液98％-99％的成分是水，剩下的1％-2％主要是盐分(如NaCl、KCl等)等物质。因此，人体排汗过程也是电解质流失的过程，过度的排汗会导致电解质失衡，会使人出现厌食、乏力、恶心、视线模糊、肌痉挛、狂躁、呼吸困难、昏迷、休克、心脏骤停等表现。排汗量需要控制在一个合理的范围，以防止意外的发生。
而目前，市场上缺乏一款真正意义上的能够检测汗液中电解质浓度并且能提前预警电解质失衡的检测产品。传统的电解质流失的检测通过收集一定量的汗液后，利用大型仪器进行离线测试，通过测得的汗液中钠、钾离子的浓度来表征电解质的流失情况，实时性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种电解质失衡评判装置，包括从下至上层叠设置的汗液收集层、汗液传输层和监测部件；
所述汗液收集层贴于人体皮肤设置；
所述汗液收集层和所述汗液传输层上分别设有相连通的汗液通道，所述人体皮肤上的汗液通过所述汗液通道传输至所述监测部件上；
所述监测部件上对应于所述汗液通道设置有传感电极以及与所述传感电极电连接的控制电路，所述控制电路用于驱动所述传感电极检测所述汗液中的离子浓度变化信息并将所述信息转换成显示信号。
其中，所述监测部件包括相互连接的传感层和固定部件，所述传感电极设置于所述传感层上；所述固定部件用于所述控制电路的安设，以及使所述电解质失衡评判装置穿戴于所述人体皮肤上。
其中，所述汗液传输层与所述汗液收集层的材质相同；所述监测部件材质与所述汗液传输层和所述汗液收集层可以相同，也可以不相同。
其中，所述汗液传输层、所述汗液收集层、传感层的材质选自聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
其中，所述传感电极上设置有用于检测Na+和/或K+离子的敏感材料，所述敏感材料选自冠醚、乙酸铀酰锌、β-半乳糖苷酶中一种。
其中，所述汗液传输层与所述汗液收集层的厚度分别为500μm～3mm；所述传感层的厚度为30μm～500μm。
其中，所述传感电极电阻为10kΩ～100kΩ。
本发明还提供这种电解质失衡评判装置的制备方法，包括步骤：
所述汗液收集层和所述汗液传输层的制备：利用硅基模板分别制备汗液收集层基底和汗液传输层基底；分别对所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底的对应贴合面进行紫外处理，并使所述所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底贴合；在所述所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底上设置汗液通道；
在所述监测部件上设置传感电极以及与所述传感电极电连接的控制电路；
使所述传感电极对应于所述汗液通道，将所述监测部件与所述汗液传输层背向所述汗液收集层的一面贴合。
其中，所述监测部件包括相互连接的传感层和固定部件，所述传感电极设置于所述传感层上；所述固定部件用于所述控制电路的安设，以及使所述电解质失衡评判装置穿戴于所述人体皮肤上。
其中，所述汗液传输层与所述汗液收集层的材质相同。
其中，所述汗液传输层、所述汗液收集层、传感层的材质选自聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
其中，所述传感电极上设置有用于检测Na+和/或K+离子的敏感材料，所述敏感材料选自冠醚、乙酸铀酰锌、β-半乳糖苷酶中一种。
所述汗液传输层与所述汗液收集层的厚度分别为500μm～3mm；所述传感层的厚度为30μm～500μm。
其中，所述传感电极电阻为10kΩ～100kΩ。
有益效果：
本发明旨在构建一种柔性的、可穿戴的电解质失衡评判装置，功能是汗液的实时收集、实时监测以及实时排出。尤其是应用于汗液中的钠、钾离子的实时检测，通过对钠、钾离子浓度的变化来判断人体电解质流失的程度，进而实时地判断人体是否到达电解质失衡的极限，真正地实现对电解质流失的提前预警，防止相关意外的发生。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是本发明实施例电解质失衡评判装置的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。相同的标号在整个说明书和附图中可用来表示相同的元件。
如图1所示，本发明的电解质失衡评判装置，包括从下至上层叠设置的汗液收集层1、汗液传输层2和监测部件3；
所述汗液收集层1贴于人体皮肤(图中未示出)设置；
所述汗液收集层1和所述汗液传输层2上分别设有相连通的汗液通道4，所述人体皮肤上的汗液通过所述汗液通道4传输至所述监测部件3上；
所述监测部件3上对应于所述汗液通道4设置有传感电极51以及与所述传感电极电51连接的控制电路61，所述控制电路61用于驱动所述传感电极51检测所述汗液中的离子浓度变化信息并将所述信息转换成显示信号，以便用户能实时获知人体的电解质流失状况，防止意外发生。
其中，所述监测部件3包括相互连接的传感层5和固定部件6，所述传感电极51设置于所述传感层5上；所述固定部件6用于所述控制电路61的安设，以及使整个电解质失衡评判装置穿戴于所述人体皮肤上。
下面，将介绍该电解质失衡评判装置的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：制备硅基阳性模板。利用MEMS工艺(光刻、反应离子刻蚀、湿法刻蚀或深硅刻蚀)制备符合要求的硅基阳性模板。
步骤二：汗液收集层和所述汗液传输层的制备。
本实施例中将聚二甲基硅氧烷(PDMS)的母液和固化剂按10:1(质量比)进行混合，充分搅拌，脱气后，吸取一定量的混合液滴加在硅基阳性模板上，以1000rpm，保持10s的参数进行悬涂，让PDMS成型，在70℃的烘箱中固化2h。
然后通过机械力将固化的PDMS从模板上剥离，修整以达到实际应用的尺度，获得汗液收集层基底和汗液传输层基底。所述汗液传输层与所述汗液收集层的厚度分别为500μm～3mm。
分别对所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底的对应贴合面进行紫外照射2min，然后对齐贴合，加压促进粘接。最后利用点胶管对所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底的相对应位置穿透以形成汗液通道同时联通两层，此时获得所述汗液收集层和所述汗液传输层。
优选地，为了使得所述汗液收集层收集效率更高，可以在所述汗液收集层增加设置网状的汗液通道。
为了保证汗液传输效率，所述汗液收集层和所述汗液传输层的材质一致，以柔性材质为主，例如为PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PI(聚酰亚胺)、TPE(热塑性弹性体)、TPU(聚氨基甲酸酯)、PEEK(聚醚醚酮)中的一种或几种。
步骤三：柔性传感层的制备。
传感层5以柔性材质为主，以PET为本实施例柔性传感层5，厚度为30μm～500μm之间。然后利用打印或溅射或喷涂等技术，在柔性传感层5上的制作银电极作为传感电极51。除此之外，所述传感电极的材料可以为金、铜、碳中的一种。
敏感材料的制备：钠、钾离子敏感材料可以是冠醚、乙酸铀酰锌、β-半乳糖苷酶或者是基于碳基材料的复合材料中的一种。
本实施例是将还原氧化石墨烯(rGO)分散到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，利用超声将其均匀分散，最终浓度控制在0.05mg/ml。将乙酸铀酰锌溶于水中，配置成0.01mg/ml的乙酸铀酰锌水溶液。
通过滴加的方式，将敏感材料滴加至所述传感电极51上，之后滴加乙酸铀酰锌溶液，最终使传感电极51电阻控制在10kΩ-100kΩ。
步骤四：在固定部件6上设置控制电路61，并利用从所述传感电极引出的导线与所述控制电路实现电连接，固定部件6与传感层5连接。
电极引出的导线的材料可以为漆包线、薄层铜纸，用导电银浆固定，传感电极与导线的结合处用绝缘油墨或PDMS等绝缘材料来做相关的保护。所述导线可为漆包线、薄层铜纸、导电无纺布中的一种，通过包括导电银浆在内的导电胶水实现粘接。
固定部件的材质优选为具有弹性的柔性材质，能够方便使得整个电解质失衡评判装置贴合于人体皮肤上。
控制电路由柔性薄膜电池以及柔性薄膜电路组成。所述柔性薄膜电池可以为超薄锂离子电池、聚合物软包薄膜电池、柔性印刷线路陶瓷锂电池、超薄柔性FLCB电池中的一种，为传感电极提供稳定的工作电压。所述柔性薄膜电路，通过电子印刷、电子打印、湿网印刷等手段实现，为钠钾离子的检测信号提供必要的信号过滤。
步骤四：使所述传感电极对应于所述汗液通道，并将所述监测部件与所述汗液传输层背向所述汗液收集层的一面贴合。
最后将所述汗液收集层1、所述汗液传输层2和传感层5三层完全贴合，保证传感电极51与汗液通道4对齐，以检测汗液通道中汗液中钠、钾离子的浓度变化；传感电极51引出的导线与控制电路连接，最终获得柔性电解质失衡评判装置。
柔性电解质失衡评判装置通过检测人体皮肤渗出的汗液中的Na+或者K+与敏感材料发生的化学反应所引起的电信号变化来测量Na+或者K+的浓度，继而判断人体电解质流失的状况。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (14)

1.一种电解质失衡评判装置，其特征在于，包括从下至上层叠设置的汗液收集层、汗液传输层和监测部件；
所述汗液收集层贴于人体皮肤设置；
所述汗液收集层和所述汗液传输层上分别设有相连通的汗液通道，所述人体皮肤上的汗液通过所述汗液通道传输至所述监测部件上；
所述监测部件上对应于所述汗液通道设置有传感电极以及与所述传感电极电连接的控制电路，所述控制电路用于驱动所述传感电极检测所述汗液中的离子浓度变化信息并将所述信息转换成显示信号。
2.根据权利要求1所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述监测部件包括相互连接的传感层和固定部件，所述传感电极设置于所述传感层上；所述固定部件用于所述控制电路的安设，以及使所述汗液收集层紧贴于所述人体皮肤上。
3.根据权利要求1所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述汗液传输层与所述汗液收集层的材质相同。
4.根据权利要求2或3所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述汗液传输层、所述汗液收集层、传感层的材质选自聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述传感电极上设置有用于检测Na+和/或K+离子的敏感材料，所述敏感材料选自冠醚、乙酸铀酰锌、β-半乳糖苷酶中一种。
6.根据权利要求1或5所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述传感电极电阻为10kΩ～100kΩ。
7.根据权利要求2所述电解质失衡评判装置，其特征在于，所述汗液传输层与所述汗液收集层的厚度分别为500μm～3mm；所述传感层的厚度为30μm～500μm。
8.根据权利要求1所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，包括步骤：
所述汗液收集层和所述汗液传输层的制备：利用硅基模板分别制备汗液收集层基底和汗液传输层基底；分别对所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底的对应贴合面进行紫外处理，并使所述所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底贴合；在所述所述汗液收集层基底和所述汗液传输层基底上设置汗液通道；
在所述监测部件上设置传感电极以及与所述传感电极电连接的控制电路；
使所述传感电极对应于所述汗液通道，将所述监测部件与所述汗液传输层背向所述汗液收集层的一面贴合。
9.根据权利要求8所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述监测部件包括相互连接的传感层和固定部件，所述传感电极设置于所述传感层上；所述固定部件用于所述控制电路的安设，以及使所述汗液收集层紧贴于所述人体皮肤上。
10.根据权利要求8所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述汗液传输层与所述汗液收集层的材质相同。
11.根据权利要求9或10所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述汗液传输层、所述汗液收集层、传感层的材质选自聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
12.根据权利要求8所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述传感电极上设置有用于检测Na+和/或K+离子的敏感材料，所述敏感材料选自冠醚、乙酸铀酰锌、β-半乳糖苷酶中一种。
13.根据权利要求8或12所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述传感电极电阻为10kΩ～100kΩ。
14.根据权利要求9所述电解质失衡评判装置的制备方法，其特征在于，所述汗液传输层与所述汗液收集层的厚度分别为500μm～3mm；所述传感层的厚度为30μm～500μm。
CN201610202501.7A 2016-04-01 2016-04-01 一种电解质失衡评判装置及其制备方法 Pending CN107290401A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610202501.7A CN107290401A (zh) 2016-04-01 2016-04-01 一种电解质失衡评判装置及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610202501.7A CN107290401A (zh) 2016-04-01 2016-04-01 一种电解质失衡评判装置及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107290401A true CN107290401A (zh) 2017-10-24

Family

ID=60087420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610202501.7A Pending CN107290401A (zh) 2016-04-01 2016-04-01 一种电解质失衡评判装置及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107290401A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109540984A (zh) * 2018-11-23 2019-03-29 苏州麦米医疗科技有限公司 一种人体汗液实时监测传感系统
CN111436945A (zh) * 2020-04-03 2020-07-24 北京体育大学 一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用
CN113457758A (zh) * 2021-07-14 2021-10-01 浙江理工大学 一种导纳式测量出汗率的微流控通道
CN113558615A (zh) * 2021-06-22 2021-10-29 深圳大学 汗液传感器及其制备方法和汗液检测方法
CN114689666A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 汗液电化学传感器及其制作方法、可穿戴装置
CN115244392A (zh) * 2019-10-03 2022-10-25 Hdrop技术公司 非侵入性的水合与电解质监测

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104280444A (zh) * 2014-10-15 2015-01-14 南京皓运投资管理有限公司 汗液收集及分析系统及其制作方法
CN104334274A (zh) * 2012-04-04 2015-02-04 辛辛那提大学 汗液模拟、收集和感测系统
CN105411595A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 杭州电子科技大学 一种穿戴式体表生理生化参数监测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104334274A (zh) * 2012-04-04 2015-02-04 辛辛那提大学 汗液模拟、收集和感测系统
CN104280444A (zh) * 2014-10-15 2015-01-14 南京皓运投资管理有限公司 汗液收集及分析系统及其制作方法
CN105411595A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 杭州电子科技大学 一种穿戴式体表生理生化参数监测系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.LIU 等: "A wearable conductivity sensor for wireless real-time sweat monitoring", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 *
V.A.T.DAM 等: "Toward wearable patch for sweat analysis", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 *
WEI GAO 等: "Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis", 《NATURE》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109540984A (zh) * 2018-11-23 2019-03-29 苏州麦米医疗科技有限公司 一种人体汗液实时监测传感系统
CN115244392A (zh) * 2019-10-03 2022-10-25 Hdrop技术公司 非侵入性的水合与电解质监测
CN111436945A (zh) * 2020-04-03 2020-07-24 北京体育大学 一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用
CN114689666A (zh) * 2020-12-31 2022-07-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 汗液电化学传感器及其制作方法、可穿戴装置
CN113558615A (zh) * 2021-06-22 2021-10-29 深圳大学 汗液传感器及其制备方法和汗液检测方法
CN113457758A (zh) * 2021-07-14 2021-10-01 浙江理工大学 一种导纳式测量出汗率的微流控通道

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107290401A (zh) 一种电解质失衡评判装置及其制备方法
CN206291983U (zh) 一种用于触摸检测的电子皮肤
CN109974907A (zh) 一体化主动供电柔性压力传感器
EP3080597B1 (en) Electronic apparatus and associated fabrication method
CN1432807A (zh) 电化学传感器连接器
CN104983402A (zh) 一种集成柔性传感器的智能手环
CN105444912A (zh) 基于可印刷的纳米材料热敏电阻的、用于追踪体温的温度传感器
CN107210082A (zh) 导电膏、电气模块及电气模块的制造方法
He et al. Multifunctional triboelectric nanogenerator based on flexible and self-healing sandwich structural film
JP7284952B2 (ja) 塩化物イオンセンサ、及び塩化物イオン濃度計測方法
JP7232463B2 (ja) 腐食センサ、及び、腐食検出方法
CN105515437A (zh) 摩擦发电机和应用该摩擦发电机发电的方法
CN111048238A (zh) 一种双面导通柔性电极及其制备方法与应用
CN107280633A (zh) 一种运动疲劳评判装置及其制备方法
CN204971215U (zh) 一种集成柔性传感器的智能手环
CN107369361A (zh) 一种盲人用显示面板及显示装置
CN110440961A (zh) 一种可穿戴的压阻式传感器系统
CN106419895B (zh) 一种基于液态金属的体表电极及其快速制备方法
CN115975223A (zh) 柔性可穿戴导电水凝胶以及肌电传感器
CN211675904U (zh) 一种单面印刷电渗透贴膜
CN114689218A (zh) 基于MXene/Ag复合结构材料的离子型力学传感器及制备方法与应用
CN210408416U (zh) 以导电银浆为载体的多导联医用柔性电极片
CN108992064A (zh) 心电图电缆电极模块
CN208319199U (zh) 心电图电缆电极模块
KR101938309B1 (ko) 고효율 이온토포레시스 패치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171024

RJ01 Rejection of invention patent application after publication